四探針法測電阻率實(shí)驗(yàn)原理

1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四探針法測電阻率四探針法測電阻率1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)用四探針法測量半導(dǎo)體材料的體電阻率和擴(kuò)散薄層的電阻率及方塊電阻。2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容①硅單晶片電阻率的測量：選不同電阻率及不同厚度的大單晶圓片，改變條件（光照與否），對測量結(jié)果進(jìn)行比較。②薄層電阻率的測量：對不同尺寸的單面擴(kuò)散片和雙面擴(kuò)散片的薄層電阻率進(jìn)行測量。改變條件進(jìn)行測量（與①相同），對結(jié)果進(jìn)行比較。3實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：在半導(dǎo)體器件的研制和生產(chǎn)過程中常常要對半導(dǎo)體單

2、晶材料的原始電阻率和經(jīng)過擴(kuò)散、外延等工藝處理后的薄層電阻進(jìn)行測量。測量電阻率的方法很多，有兩探針法，四探針法，單探針擴(kuò)展電阻法，范德堡法等，我們這里介紹的是四探針法。因?yàn)檫@種方法簡便可行，適于批量生產(chǎn)，所以目前得到了廣泛應(yīng)用。所謂四探針法，就是用針間距約1毫米的四根金屬探針同時(shí)壓在被測樣品的平整表面上如圖1a所示。利用恒流源給1、4兩個(gè)探針通以小電流，然后在2、3兩個(gè)探針上用高輸入阻抗的靜電計(jì)、電位差計(jì)、電子毫伏計(jì)或數(shù)字電壓表測量電壓，

3、最后根據(jù)理論公式計(jì)算出樣品的電阻率［１］IVC23??式中，C為四探針的修正系數(shù)，單位為厘米，C的大小取決于四探針的排列方法和針⑵無限薄層樣品情形當(dāng)樣品的橫向尺寸無限大，而其厚度t又比探針間距S小得多的時(shí)候，我們稱這種樣品為無限薄層樣品。圖２給出了用四探針測量無限薄層樣品電阻率的示意圖。圖中被測樣品為在p型半導(dǎo)體襯底上擴(kuò)散有n型薄層的無限大硅單晶薄片，１、２、３、４為四個(gè)探針在硅片表面的接觸點(diǎn)，探針間距為S，n型擴(kuò)散薄層的厚度為t，并且

4、tS，I表示電流從探針１流入硅片，I表示電流從探針４流出硅片。與半無限大樣品不同的是，這里探針電流在n型薄層內(nèi)近似為平面放射狀，其等位面可近似為圓柱面。類似前面的分析，對于任意排列的四探針，探針１的電流I在樣品中r處形成的電位為??rtIdrrtIVrrln221?????????式中ρ為n型薄層的平均電阻率。于是探針１的電流I在２、３探針間所引起的電位差為??12131312123ln2ln2rrtIrrtIV???????同理，探針

5、４的電流I在２、３探針間所引起的電位差為??4342423ln2rrtIV???所以探針１和探針４的電流I在２、３探針之間所引起的電位差是1243134223ln2rrrrtIV?????于是得到四探針法測無限薄層樣品電阻率的普遍公式為??4ln21243134223rrrrItV?????對于直線四探針，利用可得SrrSrr242134312??????52ln2ln222323IVtItV??????對于方形四探針，利用可得SrrS